BRPI1104280B1

BRPI1104280B1 - valve for use in a wellhead assembly

Info

Publication number: BRPI1104280B1
Application number: BRPI1104280A
Authority: BR
Inventors: Udipi Mahesha
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2020-02-04
Also published as: NO20111393A1; GB201117969D0; SG180115A1; GB2484810A; MY154182A; AU2011239234A1; CN102454383A; US8807528B2; US20120097877A1; SG10201401418PA; AU2011239234B2; BRPI1104280A2; CN102454383B; GB2484810B

Abstract

válvula para uso em uma montagem de cabeça de poço a presente invenção refere-se, em geral, à produção de óleo e poços de gás e, em particular, a um dispositivo para reduzir o torque necessário para ativar a válvula. a válvula para uso em uma montagem de cabeça de poço compreendendo: um membro de válvula (84) que é alternado entre as posições aberta e fechada por um eixo giratório, o eixo giratório tendo um membro propulsor (70); um dispositivo de seleção de torque (50) associado de forma operável com o eixo giratório que tem uma posição de baixo torque e uma posição de alto torque, o dispositivo de seleção de torque (50) compreende uma fenda (60) com uma borda externa (63) que é engatada pelo membro propulsor (70); um membro de mola (40) montado no eixo giratório para impulsionar o dispositivo de seleção de torque (50) até uma posição para engate giratório com o eixo giratório; e um membro de engrenagem (38) em engate seletivo com o dispositivo de seleção de torque (50), em que, o torque é acoplado diretamente ao membro de válvula (84) através do eixo giratório quando o dispositivo de seleção de torque (50) está na posição de baixo torque; e o torque é acoplado a partir do eixo giratório ao membro de válvula (84) através do membro de engrenagem (38) quando o dispositivo de seleção de torque (50) está na posição de alto torque; e o dispositivo de seleção de torque (50) automaticamente deslocado para a posição de alto torque quando o torque aplicado ao eixo giratório é suficiente para superar uma carga predefinida do membro de mola (40) para deslizar o membro propulsor (70) ao longo da borda externa (63) para mover de forma axial o dispositivo de seleção de torque (50) e o membro de engrenagem (38).valve for use in a wellhead assembly the present invention relates, in general, to the production of oil and gas wells and, in particular, to a device for reducing the torque required to activate the valve. the valve for use in a wellhead assembly comprising: a valve member (84) which is alternated between the open and closed positions by a rotary axis, the rotary axis having a thrust member (70); a torque selection device (50) operably associated with the rotary shaft that has a low torque position and a high torque position, the torque selection device (50) comprises a slot (60) with an outer edge (63) which is engaged by the propelling member (70); a spring member (40) mounted on the rotating shaft to drive the torque selection device (50) to a position for rotating engagement with the rotating shaft; and a gear member (38) in selective engagement with the torque selection device (50), in which the torque is coupled directly to the valve member (84) through the rotating shaft when the torque selection device (50 ) is in the low torque position; and the torque is coupled from the rotating shaft to the valve member (84) through the gear member (38) when the torque selection device (50) is in the high torque position; and the torque selection device (50) automatically moved to the high torque position when the torque applied to the rotary shaft is sufficient to overcome a predefined load of the spring member (40) to slide the drive member (70) along the outer edge (63) for axially moving the torque selection device (50) and the gear member (38).

Description

“VÁLVULA PARA USO EM UMA MONTAGEM DE CABEÇA DE POÇO” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se, em geral, à produção de óleo e poços de gás e, em particular, a um dispositivo para reduzir o torque necessário para ativar a válvula.“VALVE FOR USE IN A WELL HEAD ASSEMBLY” Field of the Invention [001] The present invention relates, in general, to the production of oil and gas wells and, in particular, to a device for reducing the torque required to activate the valve.

Antecedentes da Invenção [002] Os furos de poço superficiais são formados através de formações subterrâneas situadas debaixo da superfície. Sistemas para produção de óleo e gás a partir de furos de poço superficiais incluem, tipicamente, uma montagem de cabeça de poço ajustada sobre uma abertura de furo de poço. Os poços são geralmente alinhados com uma ou mais colunas de revestimento coaxialmente inseridas através do, e significantemente mais profundas que, o revestimento condutor. As colunas de revestimento são suspensas pelos suspensores de revestimento posicionados na armação de cabeça de poço. Uma ou mais colunas de tubulação são fornecidas dentro da coluna de revestimento mais profunda; as quais, entre outras coisas, são usadas para transportar fluido de poço produzido a partir das formações adjacentes. Uma árvore de produção eleva-se para a extremidade superior da armação de cabeça de poço para controlar o fluido de poço. A árvore de produção é tipicamente uma montagem grande e pesada que tem um número de válvulas e controles montados na mesma.Background of the Invention [002] Surface well holes are formed through underground formations located below the surface. Systems for producing oil and gas from shallow well holes typically include a wellhead assembly fitted over a wellbore opening. The wells are generally aligned with one or more coating columns coaxially inserted through, and significantly deeper than, the conductive coating. The casing columns are suspended by the casing hangers positioned on the wellhead frame. One or more piping columns are provided within the deepest casing column; which, among other things, are used to transport well fluid produced from adjacent formations. A production tree rises to the top end of the wellhead frame to control the well fluid. The production tree is typically a large, heavy assembly that has a number of valves and controls mounted on it.

[003] As válvulas podem ser válvulas de comporta que podem ser manualmente operadas por um volante. Para ativar uma comporta nesses tipos de válvula, um operador deve exercer força rotacional ou torque no volante. Devido às altas pressões sofridas pela comporta nas posições de abertura total ou fechamento total, um torque maior é exigido nessas posições, o que pode ser muito difícil ou mesmo impossível para um ou mesmo dois operadores aplicarem. Como tal, engrenagens que reduzem o torque necessário no volante em troca[003] The valves can be gate valves that can be manually operated by a handwheel. To activate a gate on these types of valves, an operator must exert rotational force or torque on the flywheel. Due to the high pressures suffered by the gate in the positions of full opening or full closing, greater torque is required in these positions, which can be very difficult or even impossible for one or even two operators to apply. As such, gears that reduce the torque required on the flywheel in exchange

Petição 870190113804, de 06/11/2019, pág. 10/41Petition 870190113804, dated 11/06/2019, p. 10/41

2/10 de ter que girar o volante por um número maior de voltas foi desenvolvidas. Entretanto, uma vez que as condições de alto torque forem submetidas, um torque necessário para operar a válvula através das posições de comporta intermediária diminui significantemente. Dessa forma, um grande número de voltas necessário resulta em tempo e esforço adicionais gastos pelo operador girando o volante mesmo depois que as condições de alto torque são superadas. Isso pode ser dispendioso e pode representar um desperdício.2/10 of having to rotate the steering wheel for a greater number of turns was developed. However, once the high torque conditions are submitted, the torque required to operate the valve through the intermediate gate positions decreases significantly. In this way, a large number of turns required results in additional time and effort spent by the operator turning the wheel even after the high torque conditions are overcome. This can be expensive and can be wasteful.

[004] Uma técnica é, dessa forma, desejável, a qual permite que um operador supere as condições de alto torque com baixo esforço de operação, à medida que reduz o número de voltas necessárias uma vez que as condições de alto torque são superadas.[004] A technique is thus desirable, which allows an operator to overcome high torque conditions with low operating effort, as it reduces the number of turns required once the high torque conditions are overcome.

Descrição da Invenção [005] Em uma realização de exemplo, uma válvula operada à mão inclui um membro ou haste que é alternado entre aberto e fechado por um eixo que pode girar. A válvula também inclui um seletor de torque para engatar seletivamente uma unidade de engrenagem em uma haste de acionamento ativada da válvula. O seletor tem um colar com um furo axial e uma fenda através de sua lateral. A fenda inclui uma projeção direcionada em direção de uma extremidade superior do colar e tem uma borda orientada oblíqua para o eixo geométrico do colar. Uma haste propulsora insere no furo e um primeiro pino montado na haste propulsora engata a projeção na haste durante as condições de baixo torque, que são tipicamente presentes em posições de válvulas intermediárias para abrir e fechar. Ademais, um segundo pino montado na haste da válvula localizado abaixo do primeiro pino engata um ombro formado em uma extremidade inferior do colar, também as condições de baixo torque. Isto resulta em um mecanismo de propulsão direta da haste da válvula que permite para um número de voltas baixo, quando comparado às condições de alto torque, para operar a haste da válvula.Description of the Invention [005] In an example embodiment, a hand operated valve includes a member or stem that is alternated between open and closed by a rotatable shaft. The valve also includes a torque selector to selectively engage a gear unit on an activated valve actuation stem. The selector has a collar with an axial hole and a slit through its side. The slot includes a projection directed towards an upper end of the collar and has an oblique oriented edge to the geometric axis of the collar. A propeller rod inserts into the bore and a first pin mounted on the propeller rod engages the projection on the rod during low torque conditions, which are typically present in intermediate valve positions for opening and closing. In addition, a second pin mounted on the valve stem located below the first pin engages a shoulder formed at a lower end of the collar, also under low torque conditions. This results in a direct valve stem propulsion mechanism that allows for a low number of turns, when compared to high torque conditions, to operate the valve stem.

[006] Quando o esforço que um operador exerce no volante[006] When the effort that an operator exerts on the steering wheel

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3/10 aumenta devido às condições de alto torque na haste de válvula, a força gerada pelo operador submete a carga anterior de uma mola acoplada ao eixo de acionamento em uma extremidade e o colar na outra extremidade. A força gerada pelo operador também faz com que o primeiro pino montado no eixo desça uma borda inclinada na projeção, soltando o primeiro pino da projeção no colar. Além disso, a força exercida faz com que o seletor e a engrenagem principal de torque se movam para cima em relação à armação, fazendo com que o segundo pino montado na haste se solte do ombro inferior no colar. Um terceiro pino ou pino de engrenagem principal que é montado na haste ao mesmo tempo engate um ombro formado em uma porção inferior da engrenagem principal enquanto a engrenagem principal move-se para cima. Com o pino de engrenagem principal engatado à engrenagem principal, a vantagem mecânica inteira da unidade de engrenagem é utilizada de forma vantajosa para submeter o torque na haste. Esta vantagem mecânica permite que um único operador ative a válvula sem operadores adicionais e com menos esforço operacional. Ademais, uma vez que as condições de alto torque são submetidas, o seletor de torque permite que o mecanismo de engrenagem reverta ao acionamento direto, o mecanismo de baixo torque, ou automaticamente ou seletivamente, para permitir uma operação mais rápida da válvula comparada ao número alto de voltas associado com a condição de alto torque.3/10 increases due to the high torque conditions on the valve stem, the force generated by the operator submits the previous load of a spring coupled to the drive shaft at one end and the collar at the other end. The force generated by the operator also causes the first pin mounted on the shaft to descend an inclined edge in the projection, releasing the first pin of the projection in the collar. In addition, the force exerted causes the selector and the main torque gear to move upwards in relation to the frame, causing the second pin mounted on the rod to detach from the lower shoulder on the collar. A third pin or main gear pin that is mounted on the rod at the same time engages a shoulder formed in a lower portion of the main gear while the main gear moves upwards. With the main gear pin attached to the main gear, the entire mechanical advantage of the gear unit is advantageously used to torque the rod. This mechanical advantage allows a single operator to activate the valve without additional operators and with less operational effort. In addition, once high torque conditions are subjected, the torque selector allows the gear mechanism to revert to direct drive, the low torque mechanism, or automatically or selectively, to allow faster valve operation compared to the number high turns associated with the high torque condition.

Breve Descrição dos Desenhos [007] A Figura 1é uma vista secional lateral de uma realização de exemplo de um operador de válvula de comporta com um mecanismo de seletor de torque em engate de acionamento direto, em concordância com a presente invenção.Brief Description of the Drawings [007] Figure 1 is a side sectional view of an example embodiment of a gate valve operator with a torque selector mechanism in direct drive coupling, in accordance with the present invention.

[008] A Figura 2 é uma vista secional parcial perspectiva de uma realização de exemplo do operador de válvula de comporta da Figura 1.[008] Figure 2 is a partial sectional perspective view of an example embodiment of the gate valve operator of Figure 1.

[009] A Figura 3 é uma vista perspectiva de uma realização de[009] Figure 3 is a perspective view of carrying out

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4/10 exemplo do mecanismo seletor de torque da Figura 1.4/10 example of the torque selector mechanism in Figure 1.

[010] A Figura 4 é uma vista secional lateral de uma realização de exemplo de um operador de válvula de comporta com o mecanismo seletor de torque em engate de redução de torque para aplicar vantagem mecânica a uma haste, em concordância com a presente invenção.[010] Figure 4 is a side sectional view of an example embodiment of a gate valve operator with the torque selector torque reduction coupling mechanism to apply mechanical advantage to a stem, in accordance with the present invention.

[011] A Figura 5 é uma vista esquemática lateral de uma realização alternativa de uma porção do mecanismo seletor de torque da Figura 1.[011] Figure 5 is a schematic side view of an alternative embodiment of a portion of the torque selector mechanism of Figure 1.

Descrição de Realizações da Invenção [012] O aparelho e método da presente revelação serão agora descritos mais completamente a seguir com referência aos desenhos em anexo em que as realizações são mostradas. Este assunto da presente revelação pode, entretanto, ser incorporado em muitas formas diferentes e não deve ser interpretado como limitado às realizações ilustradas apresentadas na presente invenção; de preferências, estas realizações são fornecidas de forma que esta revelação será total e completa, e conduzirá completamente o escopo da invenção para os técnicos no assunto. Números similares referem-se a elementos similares por todo o documento. Para conveniência na referência das figuras anexas, termos direcionais são usados para referência e ilustração somente. Por exemplo, os termos direcionais tais como “superior”, “inferior”, “acima”, “abaixo” e similares são usados para ilustrar uma localização relativa.Description of Embodiments of the Invention [012] The apparatus and method of the present disclosure will now be described more fully below with reference to the accompanying drawings in which the embodiments are shown. This subject of the present disclosure can, however, be incorporated in many different forms and should not be interpreted as limited to the illustrated embodiments presented in the present invention; of preferences, these achievements are provided so that this disclosure will be total and complete, and will completely lead the scope of the invention to those skilled in the art. Similar numbers refer to similar elements throughout the document. For convenience in referring to the attached figures, directional terms are used for reference and illustration only. For example, directional terms such as "top", "bottom", "above", "below" and the like are used to illustrate a relative location.

[013] Deve-se entender que o assunto da presente revelação não é limitado aos detalhes exatos da construção, operação, materiais exatos ou realizações mostradas e descritas, como modificações e equivalentes serão aparentes para um técnico no assunto. Nos desenhos e especificação, foram reveladas realizações ilustrativas do assunto revelado e, embora termos específicos sejam empregados, elas são usadas em um sentido genérico e descritivo somente e não para o propósito de limitação. Consequentemente, o[013] It should be understood that the subject of the present disclosure is not limited to the exact details of the construction, operation, exact materials or achievements shown and described, as modifications and equivalents will be apparent to a person skilled in the art. In the drawings and specification, illustrative achievements of the disclosed subject have been revealed and, although specific terms are used, they are used in a generic and descriptive sense only and not for the purpose of limitation. Consequently, the

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5/10 assunto revelado é, então, para ser limitado somente pelo escopo das reivindicações anexas.5/10 subject matter is then to be limited only by the scope of the attached claims.

[014] Referindo-se à Figura 1, uma vista secional de uma realização de um operador ou ativador de válvula de comporta 10 é mostrado. O ativador de válvula inclui uma armação de um volante 12 conectado de maneira operável a um eixo de acionamento 14 que pode girar em torno de um eixo geométrico Y. O eixo de acionamento 14 é retido centralmente com o ativador 10 por uma contraporca 16 e uma arruela 17. Neste exemplo, os mancais 19 são localizados em qualquer um dos lados da arruela 17 para fornecer suporte radial e facilitar a rotação do eixo 14. A contraporca 16 engata de forma rosqueada uma abertura localizada centralmente na superfície superior de uma armação 18 do ativador 10. A armação 18 tem uma extremidade inferior flangeada 20 que tem uma pluralidade de aberturas de parafuso separadas 21 através desta, cada uma para receber um prego ou parafuso 22 com duas porcas. Os pregos 22 podem ser usados para conectar o ativador 10 com uma válvula (não mostrada).[014] Referring to Figure 1, a sectional view of an embodiment of a gate valve operator or activator 10 is shown. The valve activator includes a handwheel frame 12 operably connected to a drive shaft 14 that can rotate about a Y axis. Drive shaft 14 is held centrally with the actuator 10 by a locknut 16 and a washer 17. In this example, the bearings 19 are located on either side of the washer 17 to provide radial support and facilitate rotation of the shaft 14. The locknut 16 threadedly engages an opening centrally located on the upper surface of a frame 18 of the activator 10. The frame 18 has a flanged lower end 20 which has a plurality of separate screw openings 21 therethrough, each to receive a nail or screw 22 with two nuts. Nails 22 can be used to connect activator 10 with a valve (not shown).

[015] Continuando a referir-se à Figura 1, pelo menos uma engrenagem intermediária 30 tem uma extremidade superior 32 que é retida por um anel de pressão 29 dentro de uma abertura 31 formada em uma extremidade superior da armação 18. Uma porção inferior 34 da engrenagem intermediária 30 estende-se para baixo dentro da armação 18. Uma lacuna 33 é definida dentro do interior da armação 18 e de uma superfície superior da porção inferior 34. Neste exemplo, a porção inferior 34 da engrenagem intermediária 30 tem um diâmetro maior que a porção superior 32 e tem dentes 35 formados nesta que engajam dentes formados em um pinhão 36 isto é conectados ao eixo de acionamento 14. O pinhão 36 gira quando o eixo de acionamento 14 é girado e com isso faz com que a porção inferior 34 da engrenagem intermediária 30 gire. Uma engrenagem principal 38 é localizada dentro da armação 18 e, nesta realização, circunscreve a engrenagem intermediária 30. Por causa dos dentes[015] Continuing to refer to Figure 1, at least one intermediate gear 30 has an upper end 32 which is retained by a snap ring 29 within an opening 31 formed at an upper end of the frame 18. A lower portion 34 of the intermediate gear 30 extends downwardly into the frame 18. A gap 33 is defined within the interior of the frame 18 and an upper surface of the lower portion 34. In this example, the lower portion 34 of the intermediate gear 30 has a larger diameter that the upper portion 32 and has teeth 35 formed therein that engage teeth formed on a pinion 36 that is connected to the drive shaft 14. The pinion 36 rotates when the drive shaft 14 is rotated and thereby causes the lower portion 34 intermediate gear 30 rotate. A main gear 38 is located inside the frame 18 and, in this embodiment, circumscribes the intermediate gear 30. Because of the teeth

Petição 870190113804, de 06/11/2019, pág. 14/41Petition 870190113804, dated 11/06/2019, p. 14/41

6/10 da engrenagem intermediária 35 simultaneamente engajam os dentes 37 na engrenagem principal 38, a engrenagem principal 38 irá também girar conforme a engrenagem intermediária 30 gira. A engrenagem principal 38 é engatada durante condições de alto torque para fornecer vantagem mecânica e é descrita com mais detalhes em uma seção subsequente.6/10 of the intermediate gear 35 simultaneously engage the teeth 37 in the main gear 38, the main gear 38 will also rotate as the intermediate gear 30 rotates. Main gear 38 is engaged during high torque conditions to provide mechanical advantage and is described in more detail in a subsequent section.

[016] Uma mola 40 que tem uma carga predefinida circunscreve uma porção do eixo de acionamento 14 abaixo da engrenagem de pinhão 36 e é retida dentro de um conjunto de arruelas ou anéis de pressão 42. Um anel de pressão superior 42 é mostrado circunscrevendo e ancorado ao eixo de acionamento 14 em uma extremidade superior da mola 40, um anel de pressão inferior 43 circunscreve o eixo de acionamento 14 na extremidade inferior da mola 40. Um mancal 44 é localizado entre o fundo da arruela 42 e uma superfície superior de um colar ou seletor de torque 50. O colar 50 é fornecido com um furo 52 para centralizar o eixo de acionamento 14 no interior da armação 18. O seletor de torque 50 permite o engate e desengate do mecanismo de engrenagem principal 38 dependendo das condições de torque. Como mostrado nas Figuras 2 e 3, o furo 52 tem um eixo geométrico que coincide com o eixo geométrico do ativador 10, neste exemplo. O seletor 50 tem uma fenda 60 formada na sua lateral que, nesta realização, estende-se através do seletor 50. Uma porção da fenda 60 é perfilada para cima para definir uma projeção 62 mostrada direcionada a uma extremidade superior 66 (Figura 3) do colar 50. As laterais dependentes para cima da projeção 62 formam uma borda 63 orientada de modo oblíquo para o eixo geométrico Y do colar 50. A projeção 62 intercepta uma aba protuberante radialmente 64 que circunscreve a superfície externa do colar 50. Referindo-se de volta à Figura 1, a aba 64 é recebida por um rebaixo ou sulco 68 formado em uma superfície interna de um corpo inferior 67 da engrenagem principal 38. A aba 64 com isso retém o seletor de torque 50 dentro do corpo inferior 67 da engrenagem[016] A spring 40 that has a predefined load circumscribes a portion of the drive shaft 14 below the pinion gear 36 and is retained within a set of washers or pressure rings 42. An upper pressure ring 42 is shown circumscribing and anchored to the drive shaft 14 at an upper end of the spring 40, a lower pressure ring 43 circumscribes the drive shaft 14 at the lower end of the spring 40. A bearing 44 is located between the bottom of the washer 42 and an upper surface of a collar or torque selector 50. The collar 50 is provided with a hole 52 to center the drive shaft 14 inside the frame 18. The torque selector 50 allows the engagement and disengagement of the main gear mechanism 38 depending on the torque conditions . As shown in Figures 2 and 3, bore 52 has a geometric axis that coincides with the geometric axis of the activator 10, in this example. The selector 50 has a slot 60 formed on its side which, in this embodiment, extends through the selector 50. A portion of the slot 60 is profiled upwards to define a projection 62 shown towards an upper end 66 (Figure 3) of the collar 50. The upward dependent sides of the projection 62 form an edge 63 oriented obliquely to the geometric Y axis of the collar 50. The projection 62 intersects a radially protruding flap 64 that circumscribes the outer surface of the collar 50. Referring to back to Figure 1, the flap 64 is received by a recess or groove 68 formed on an internal surface of a lower body 67 of the main gear 38. The flap 64 thereby retains the torque selector 50 within the lower body 67 of the gear

Petição 870190113804, de 06/11/2019, pág. 15/41Petition 870190113804, dated 11/06/2019, p. 15/41

7/10 principal 38. O corpo inferior 67, neste exemplo, tem um corte transversal anular e depende para baixo da porção com dentes da engrenagem principal 38.Main 7/10 38. The lower body 67, in this example, has an annular cross-section and depends downwards on the toothed portion of the main gear 38.

[017] Continuando a referir-se à Figura 1, o eixo de acionamento 14 insere-se no furo 52, e um pino 70 montado radialmente em uma porção inferior do eixo de acionamento 14 engata a projeção 62 da fenda 60 durante as condições de alto torque. Nesta realização, um ombro 80 em uma extremidade inferior do colar 50 é obliquo ao eixo geométrico do colar 50 e define duas superfícies inferiores compensadas 81, 83 (Figura 3). Uma haste 84 (ou eixo propulsor) insere na extremidade inferior do colar 50 através do furo 52. Durante as condições de alto torque, um segundo pino 82 montado em uma porção superior da haste 84 engata o ombro 80 para com isso transferir a rotação do eixo de acionamento 14 para a haste 80. A haste 80 estende-se para baixo e para fora de uma extremidade inferior da armação 18, em um exemplo a extremidade inferior da haste 80 pode ser usada para ativar uma comporta (não mostrada).[017] Continuing to refer to Figure 1, the drive shaft 14 is inserted into the hole 52, and a pin 70 radially mounted on a lower portion of the drive shaft 14 engages the projection 62 of the slot 60 during the conditions of high torque. In this embodiment, a shoulder 80 at a lower end of the collar 50 is oblique to the geometric axis of the collar 50 and defines two compensated bottom surfaces 81, 83 (Figure 3). A rod 84 (or drive shaft) inserts at the lower end of collar 50 through hole 52. During high torque conditions, a second pin 82 mounted on an upper portion of rod 84 engages shoulder 80 to thereby transfer the rotation of the drive shaft 14 for rod 80. Rod 80 extends downwardly and out of a lower end of frame 18, in one example the lower end of rod 80 can be used to activate a gate (not shown).

[018] Referindo-se à Figura 4, o ativador 10 é mostrado na posição engatada de alto torque. Nesta posição, o pino 70 no eixo de acionamento 14 é desengatado da projeção 62 do colar 50 e o pino 82 na haste 84 é desengatado do ombro inferior 80 na extremidade inferior do colar 50. O desengajamento do primeiro e segundo pinos 70, 82 ocorre aplicando-se um torque suficiente ao volante 12 para submeter à carga predefinida da mola 40, com isso comprimindo a mola 40 e fazendo com que a engrenagem principal 38 e o colar 50 se movam para baixo em relação à haste 84. Um terceiro pino ou pino de engrenagem principal 90 é montado na haste 84 em um ponto abaixo do segundo pino 82. O pino de engrenagem principal 90 engata um ombro 92 formado no interior de uma extremidade inferior 94 do corpo inferior de engrenagem principal 67. Nesta realização de exemplo, o ombro 92 é obliquo ao eixo geométrico do ativador 10.[018] Referring to Figure 4, activator 10 is shown in the high torque engaged position. In this position, pin 70 on the drive shaft 14 is disengaged from the projection 62 of the collar 50 and pin 82 on the stem 84 is disengaged from the lower shoulder 80 at the lower end of the collar 50. Disengagement of the first and second pins 70, 82 occurs by applying sufficient torque to the flywheel 12 to subject the predetermined load of the spring 40, thereby compressing the spring 40 and causing the main gear 38 and the collar 50 to move downwardly in relation to the stem 84. A third pin or main gear pin 90 is mounted on the rod 84 at a point below the second pin 82. The main gear pin 90 engages a shoulder 92 formed inside a lower end 94 of the main gear lower body 67. In this example embodiment, shoulder 92 is oblique to the geometric axis of the activator 10.

Petição 870190113804, de 06/11/2019, pág. 16/41Petition 870190113804, dated 11/06/2019, p. 16/41

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O pino de engrenagem principal 90 permite que a vantagem mecânica da engrenagem principal 30 aumente o torque aplicado ao eixo de acionamento 14 por uma pessoa e com isso transmitir o torque aumentado para a haste 84, permitindo a operação da comporta (não mostrada). Nesta realização, a relação entre engrenagens entre o pinhão 36 propulsor e o eixo 14 e a engrenagem intermediária 30 pode ser cerca de 1:1. Em uma realização de exemplo, entre o pinhão 36 e a engrenagem principal 38, a relação entre engrenagens é cerca de 1:8, que se pode traduzir para 1/8 de uma rotação para a engrenagem principal 38 para uma rotação do pinhão 36. Dessa forma, quando a engrenagem principal 38 é engatada à haste 84 através do pino de engrenagem principal 90, uma rotação do pinhão 36 também vai virar a haste 84 1/8 de uma rotação. Ademais, a haste 84, nesta realização, pode ter um intervalo, ou roscas por polegada, de 1/8, que é transladado em uma trajetória de 1/8 na haste 84 por revolução da haste 84. Como um resultado, a comporta (não mostrada) se moveria de forma axial por essa quantidade.The main gear pin 90 allows the mechanical advantage of the main gear 30 to increase the torque applied to the drive shaft 14 by one person and thereby transmit the increased torque to the rod 84, allowing the gate to operate (not shown). In this embodiment, the ratio between gears between the drive pinion 36 and the shaft 14 and the intermediate gear 30 can be about 1: 1. In an example embodiment, between pinion 36 and main gear 38, the gear ratio is about 1: 8, which can translate to 1/8 of a rotation for main gear 38 for a rotation of pinion 36. Thus, when main gear 38 is engaged with stem 84 through main gear pin 90, a rotation of pinion 36 will also turn stem 84 1/8 of a revolution. In addition, stem 84, in this embodiment, may have a gap, or threads per inch, of 1/8, which is translated in a 1/8 trajectory on stem 84 by revolution of stem 84. As a result, the gate ( not shown) would move axially by that amount.

[019] Em operação, quando o esforço que o operador exerce no eixo de acionamento 14 através do volante 12 aumenta devido às condições de alto torque na haste de válvula 84, a força gerada pelo operador submete a carga predefinida de mola 40 acoplada ao eixo de acionamento 14 em uma extremidade e ao colar 50 na outra extremidade. A força gerada pelo operador faz com que o primeiro pino 70 montado no eixo 14 desça a borda inclinada 63 na projeção 62 (Figuras 2 e 3) para puxar o colar 50 e o corpo inferior de engrenagem principal 67 para baixo em direção da mola 40. O movimento para cima do colar 50 desengaja o primeiro pino 70 da projeção 62 no colar 50. Conforme o primeiro pino 70 desce a borda inclinada e alcança uma borda horizontal 59, a engrenagem principal 38 e o seletor de torque 50 conectados à engrenagem principal 38 são induzidos para cima por uma quantidade definida por uma altura da projeção 62 formada na fenda 60. Este movimento para cima[019] In operation, when the effort that the operator exerts on the drive shaft 14 through the flywheel 12 increases due to the high torque conditions on the valve stem 84, the force generated by the operator submits the predefined spring load 40 coupled to the shaft drive 14 at one end and by gluing 50 at the other end. The force generated by the operator causes the first pin 70 mounted on the shaft 14 to lower the inclined edge 63 in the projection 62 (Figures 2 and 3) to pull the collar 50 and the lower main gear body 67 down towards the spring 40 The upward movement of collar 50 disengages the first pin 70 from projection 62 on collar 50. As the first pin 70 descends the sloping edge and reaches a horizontal edge 59, the main gear 38 and the torque selector 50 connected to the main gear 38 are induced upwards by an amount defined by a height of the projection 62 formed in the slot 60. This upward movement

Petição 870190113804, de 06/11/2019, pág. 17/41Petition 870190113804, dated 11/06/2019, p. 17/41

9/10 em relação à armação 18 e ao eixo de acionamento 14 desengaja o primeiro pino 70 da projeção 62 e, então, o seletor de torque 50 também faz com que o segundo pino 82 montado na haste 84 desengaja do ombro inferior 80 no seletor 50. Um terceiro pino ou pino de engrenagem principal 90 que é montado na haste 84 engata um ombro 92 formado em uma porção inferior 94 da engrenagem principal 38 conforme a engrenagem principal 38 move-se para cima. Nesta realização, uma volta contraria mínima pode ser exigida na extremidade de um ou ciclo aberto ou fechado para engatar o primeiro pino 70 para acionamento direto uma vez que o alto torque é satisfeito.9/10 in relation to the frame 18 and the drive shaft 14 disengages the first pin 70 from the projection 62 and then the torque selector 50 also causes the second pin 82 mounted on the rod 84 to disengage from the lower shoulder 80 on the selector 50. A third pin or main gear pin 90 which is mounted on the rod 84 engages a shoulder 92 formed in a lower portion 94 of the main gear 38 as the main gear 38 moves upwards. In this embodiment, a minimum counter revolution may be required at the end of an open or closed cycle to engage the first pin 70 for direct drive once the high torque is satisfied.

[020] Uma vez que o pino de engrenagem principal 90 é engatado à engrenagem principal 38, a força rotacional ou torque é transferido para a haste 84 de um grande diâmetro da engrenagem principal 38, com isso aumentando a entrada de torque ao volante 12 para aplicação à haste 84. Esta vantagem mecânica fornecida pela engrenagem principal 38 é utilizada de forma vantajosa para submeter o torque à haste 84. Esta vantagem mecânica permite que um único operador ative a válvula sem operadores adicionais e com menos esforço operacional. Como explicado anteriormente, o seletor de torque 50 regressa o mecanismo de engrenagem para o mecanismo de acionamento direto por uma volta contrária do volante 12 para deslizar o pino 70 de volta para dentro da projeção 62 para permitir a operação mais rápida da válvula devido ao baixo número de voltas necessárias da haste 84 para fazer com que a comporta (não mostrada) percorra de forma axial um determinado comprimento.[020] Once the main gear pin 90 is engaged with the main gear 38, the rotational force or torque is transferred to the large diameter rod 84 of the main gear 38, thereby increasing the torque input to the flywheel 12 to application to stem 84. This mechanical advantage provided by main gear 38 is advantageously used to subject torque to stem 84. This mechanical advantage allows a single operator to activate the valve without additional operators and with less operational effort. As explained earlier, the torque selector 50 returns the gear mechanism to the direct drive mechanism by an opposite turn of the flywheel 12 to slide the pin 70 back into the projection 62 to allow for faster valve operation due to the low number of turns of the rod 84 required to make the gate (not shown) axially travel a certain length.

[021] Em outra realização mostrada na Figura 5, um seletor de torque ou colar 100 tem uma fenda 102 formada através de uma parede lateral. O seletor 100 tem uma projeção 104 que se projeta para cima de uma extremidade superior do seletor 100. Uma aba 106 é formada no exterior do seletor 100 para permitir que o seletor 100 seja retido dentro da engrenagem principal 38 e tem um ombro inferior 110 formado em uma extremidade inferior[021] In another embodiment shown in Figure 5, a torque selector or collar 100 has a slot 102 formed through a side wall. Selector 100 has a projection 104 that projects upwardly from an upper end of selector 100. A flap 106 is formed on the outside of selector 100 to allow selector 100 to be retained within main gear 38 and has a formed lower shoulder 110 at a lower end

Petição 870190113804, de 06/11/2019, pág. 18/41Petition 870190113804, dated 11/06/2019, p. 18/41

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108 do seletor 100. Nesta realização, o pino 70 somente percorre uma borda obliqua 112 da fenda 102, mas não alcança uma borda horizontal como nas realizações anteriormente descritas. A forma triangular da fenda 102 elimina a necessidade do operador de virar ao contrário o arranjo para engatar o primeiro 70 com a projeção 104 como o mecanismo de engrenagem retornará às condições de baixo torque automaticamente sempre que o operador solta o volante 12.108 of selector 100. In this embodiment, pin 70 only travels an oblique edge 112 of slot 102, but does not reach a horizontal edge as in the previously described embodiments. The triangular shape of the slot 102 eliminates the need for the operator to overturn the arrangement to engage the first 70 with the projection 104 as the gear mechanism will return to low torque conditions automatically whenever the operator releases the steering wheel 12.

[022] Enquanto a invenção tem sido mostrada ou descrita em somente algumas das suas formas, deve ser aparente para os técnicos no assunto que não é tão limitada, mas é suscetível a várias mudanças sem afastarse do escopo da invenção.[022] While the invention has been shown or described in only a few of its forms, it should be apparent to those skilled in the art that it is not so limited, but is susceptible to various changes without departing from the scope of the invention.

Claims

1. VALVE FOR USE ON A HEAD ASSEMBLY

OF WELL, characterized by understanding:

a valve member (84) which is alternated between the open and closed positions by a rotary axis, the rotary axis having a thrust member (70);

a torque selection device (50) operably associated with the rotary shaft that has a low torque position and a high torque position, the torque selection device (50) comprises a slot (60) with an outer edge (63) which is engaged by the propelling member (70); a spring member (40) mounted on the rotating shaft to drive the torque selection device (50) to a position for rotating engagement with the rotating shaft; and a gear member (38) in selective engagement with the torque selection device (50), in which the torque is coupled directly to the valve member (84) through the rotating shaft when the torque selection device (50 ) is in the low torque position; and the torque is coupled from the rotating shaft to the valve member (84) through the gear member (38) when the torque selection device (50) is in the high torque position; and the torque selection device (50) is automatically moved to the high torque position when the torque applied to the rotary shaft is sufficient to overcome a predefined spring member load (40) to slide the drive member (70) along from the outer edge (63) to axially move the torque selection device (50) and the gear member (38).

Petition 870190113804, dated 11/06/2019, p. 20/41

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2. VALVE, according to claim 1, characterized by the torque selection device (50) comprising an annular collar (50) with a profile that, when in the low torque position, engages one end of the rotary shaft and, when in the high torque position, the collar (50) is moved axially so that the profile is disengaged from the shaft.

VALVE according to claim 2, characterized in that the rotary axis comprises a drive shaft (14) and a drive shaft (84), each rotatably engaged with the collar (50).

VALVE, according to claim 3, characterized in that the propelling member (70) is mounted on the drive shaft (14) and the slot (60) is formed on a side wall of the collar (50), the drive shaft (14) is rotatablely coupled to the collar (50) by the propelling member (70) that makes contact with a portion of the outer edge (63) of the slit (60), in which the outer edge portion (63) contacted by the member drive (70) is oriented obliquely to a geometric axis of the collar (50), so that when the drive member (70) slides along the outer edge (63) in a direction that approaches the end of the collar (50) that has the profile, the collar (50) is disengaged from the drive shaft (14).

VALVE according to any one of claims 3 to 4, characterized in that the profile comprises a shoulder (80) formed at a lower end of the collar (50) which makes contact with the first driving member (82) provided on the driving shaft ( 84) when the torque selection device (50) is in the low torque position.

VALVE according to any one of claims 3 to 5, characterized in that, when the propelling member (70) on the drive shaft (14) slides along the edge (63) of the slot (60) towards the profile, the collar (50) is moved axially so that the profile is forced axially away from the first drive member (82) on the drive shaft (84).

Petition 870190113804, dated 11/06/2019, p. 21/41

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VALVE according to any one of claims 2 to 6, characterized in that a portion of the slot (60) protrudes in a direction away from the profile with lateral sides oriented obliquely to a geometric axis of the collar ( 50) that crosses to define a wedge-shaped drive end of the slot (60).

VALVE according to claim 7, characterized in that, when the propelling member (70) on the drive shaft (14) slides along the side sides away from the drive end of the slot (60), the selection device torque (50) change from the low torque position to the high torque position.

VALVE according to any one of claims 2 to 8, characterized in that the spring member (40) is mounted on the drive shaft (14) to propel the collar (50) to a position for rotating engagement with the drive shaft (14).

VALVE according to any one of claims 3 to 9, characterized in that it also comprises a pinion (36) operably connected to the drive shaft (14) to drive the gear member (38).

11. VALVE according to claim 10, characterized in that the drive shaft (14) is pivotally engaged with the gear member (38) by a second drive member (90) mounted to the drive shaft (84) which forms contact with a shoulder (92) formed on an inner edge of a lower end (94) of the gear member (38), when the torque selection device (50) is in a high torque position, the pinion (36) transmits torque to the drive shaft (84) through the gear member (38).

VALVE according to any one of claims 2 to 11, characterized in that the drive shaft (14) drives the gear member (38) through an intermediate gear (30) operably connected between the drive shaft (14 ) and the gear member (38).